{"id":86017,"date":"2025-10-11T02:12:24","date_gmt":"2025-10-11T07:12:24","guid":{"rendered":"https:\/\/einsteresante.com\/?p=86017"},"modified":"2025-10-11T02:12:26","modified_gmt":"2025-10-11T07:12:26","slug":"hoja-biohibrida-imita-la-fotosintesis-para-convertir-el-co2-y-la-luz-solar-en-quimicos-utiles","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2025\/10\/11\/hoja-biohibrida-imita-la-fotosintesis-para-convertir-el-co2-y-la-luz-solar-en-quimicos-utiles\/","title":{"rendered":"Hoja bioh\u00edbrida imita la fotos\u00edntesis para convertir el CO2 y la luz solar en qu\u00edmicos \u00fatiles"},"content":{"rendered":"\n

Los investigadores han demostrado una forma nueva y sostenible de fabricar los productos qu\u00edmicos que son la base de miles de productos (desde pl\u00e1sticos hasta cosm\u00e9ticos) que utilizamos todos los d\u00edas. La industria qu\u00edmica fabrica cientos de miles de sustancias qu\u00edmicas y transforma\u00a0materias primas<\/a>\u00a0\u2014generalmente combustibles f\u00f3siles\u2014 en productos finales \u00fatiles. Debido a su tama\u00f1o y al uso de combustibles f\u00f3siles como materia prima, la industria qu\u00edmica es responsable de aproximadamente el 6% de las emisiones globales de carbono.<\/p>\n\n\n\n

Pero los investigadores dirigidos por la Universidad de Cambridge est\u00e1n desarrollando nuevos m\u00e9todos que alg\u00fan d\u00eda podr\u00edan conducir a la “desfosilizaci\u00f3n” de este importante sector. Han desarrollado un dispositivo h\u00edbrido que combina pol\u00edmeros org\u00e1nicos que captan luz con\u00a0enzimas bacterianas<\/a>\u00a0para convertir la luz solar, el agua y el di\u00f3xido de carbono en formato, un combustible que puede impulsar otras transformaciones qu\u00edmicas.<\/p>\n\n\n\n

Su “hoja semiartificial” imita la fotos\u00edntesis: el proceso que utilizan las plantas para convertir la luz solar en energ\u00eda, y no requiere ninguna fuente de energ\u00eda externa. A diferencia de los prototipos anteriores, que a menudo depend\u00edan de absorbentes de luz t\u00f3xicos o inestables, el nuevo dise\u00f1o bioh\u00edbrido evita el uso de semiconductores t\u00f3xicos, es m\u00e1s duradero y puede funcionar sin productos qu\u00edmicos adicionales que antes reduc\u00edan la eficiencia. En las pruebas, los investigadores utilizaron la luz solar para convertir el di\u00f3xido de carbono en formato y luego lo usaron directamente en una reacci\u00f3n qu\u00edmica “domin\u00f3” para producir un tipo importante de compuesto utilizado en productos farmac\u00e9uticos, con alto rendimiento y pureza.<\/p>\n\n\n\n

Sus resultados,\u00a0publicados<\/a>\u00a0en la revista\u00a0Joule, marcan la primera vez que se utilizan semiconductores org\u00e1nicos como componente de captaci\u00f3n de luz en este tipo de dispositivo bioh\u00edbrido, abriendo la puerta a una nueva familia de hojas artificiales sostenibles. La industria qu\u00edmica es fundamental para la econom\u00eda mundial y produce productos que van desde productos farmac\u00e9uticos y fertilizantes hasta pl\u00e1sticos, pinturas, productos electr\u00f3nicos, productos de limpieza y art\u00edculos de tocador.<\/p>\n\n\n\n

“Si queremos construir una econom\u00eda circular y sostenible, la industria qu\u00edmica<\/a> es un problema importante y complejo que debemos abordar”, afirm\u00f3 el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Qu\u00edmica Yusuf Hamied de Cambridge, quien dirigi\u00f3 la investigaci\u00f3n. “Tenemos que encontrar maneras de desfosilizar este importante sector, que produce tantos productos esenciales que todos necesitamos. Es una gran oportunidad si lo logramos”.<\/p>\n\n\n\n

El grupo de investigaci\u00f3n de Reisner se especializa en el desarrollo de hojas artificiales, que transforman la luz solar en combustibles y sustancias qu\u00edmicas basadas en carbono sin depender de\u00a0combustibles f\u00f3siles<\/a>. Sin embargo, muchos de sus dise\u00f1os anteriores dependen de catalizadores sint\u00e9ticos o semiconductores inorg\u00e1nicos, que se degradan r\u00e1pidamente, desperdician gran parte del espectro solar o contienen elementos t\u00f3xicos como el plomo.<\/p>\n\n\n\n

“Si logramos eliminar los componentes t\u00f3xicos y empezar a utilizar elementos org\u00e1nicos, obtenemos una reacci\u00f3n qu\u00edmica limpia y un \u00fanico producto final, sin reacciones secundarias indeseadas”, afirm\u00f3 la Dra. Celine Yeung, coautora principal y quien complet\u00f3 la investigaci\u00f3n como parte de su trabajo de doctorado en el laboratorio de Reisner. “Este dispositivo combina lo mejor de ambos mundos: los semiconductores org\u00e1nicos son ajustables y no t\u00f3xicos, mientras que los biocatalizadores son altamente selectivos y eficientes”.<\/p>\n\n\n\n

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Fotoc\u00e1todo org\u00e1nico semiartificial en funcionamiento (vista frontal). Cr\u00e9dito: Celine Yeung.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El nuevo dispositivo integra semiconductores org\u00e1nicos con enzimas de bacterias reductoras de sulfato, que dividen el agua en hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno o convierten\u00a0el di\u00f3xido de carbono<\/a>\u00a0en formato. Los investigadores tambi\u00e9n han abordado un desaf\u00edo de larga data: la mayor\u00eda de los sistemas requieren aditivos qu\u00edmicos, conocidos como tampones, para mantener las enzimas en funcionamiento. Estos pueden descomponerse r\u00e1pidamente y limitar la estabilidad. Al integrar una enzima auxiliar,\u00a0la anhidrasa carb\u00f3nica<\/a>, en una estructura porosa de \u00f3xido de titanio, los investigadores lograron que el sistema funcionara en una soluci\u00f3n simple de bicarbonato, similar al agua con gas, sin aditivos insostenibles.<\/p>\n\n\n\n

“Es como un gran rompecabezas”, dijo el Dr. Yongpeng Liu, coautor principal e investigador postdoctoral en el laboratorio de Reisner. “Tenemos todos estos componentes diferentes que hemos estado intentando combinar con un solo prop\u00f3sito. Nos llev\u00f3 mucho tiempo descubrir c\u00f3mo se inmoviliza esta enzima espec\u00edfica en un electrodo, pero ahora estamos empezando a ver los frutos de estos esfuerzos”.<\/p>\n\n\n\n

“Al estudiar a fondo el funcionamiento de la enzima, pudimos dise\u00f1ar con precisi\u00f3n los materiales que componen las diferentes capas de nuestro dispositivo tipo s\u00e1ndwich”, afirm\u00f3 Yeung. “Este dise\u00f1o permiti\u00f3 que las piezas funcionaran juntas de forma m\u00e1s eficaz, desde la diminuta nanoescala hasta la hoja artificial completa”.<\/p>\n\n\n\n

Las pruebas demostraron que la hoja artificial produc\u00eda corrientes elevadas y alcanzaba una eficiencia casi perfecta al dirigir electrones hacia reacciones generadoras de combustible. El dispositivo funcion\u00f3 con \u00e9xito durante m\u00e1s de 24 horas, m\u00e1s del doble que los dise\u00f1os anteriores. Los investigadores esperan desarrollar a\u00fan m\u00e1s sus dise\u00f1os para extender la vida \u00fatil del dispositivo y adaptarlo para que pueda producir diferentes tipos de productos qu\u00edmicos.<\/p>\n\n\n\n

“Hemos demostrado que es posible crear dispositivos solares que no solo sean eficientes y duraderos, sino que tambi\u00e9n est\u00e9n libres de componentes t\u00f3xicos o insostenibles”, afirm\u00f3 Reisner. “Esta podr\u00eda ser una plataforma fundamental para la producci\u00f3n de combustibles y productos qu\u00edmicos ecol\u00f3gicos en el futuro. Es una verdadera oportunidad para desarrollar una qu\u00edmica emocionante e importante”.<\/p>\n\n\n\n

Fuente: Tech Xplore<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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